碳纤维复合材料声名远播,不仅是航空航天领域的宠儿,更是工业领域的明星。碳纤维复合材料由碳纤维与树脂融合而成,这个观点我们都知晓。但是你知道作为原材料的碳纤维,它也有10种不同的呈现方式么?
 
 
碳纤维的10种呈现方式
 
1、研磨(粉末)碳纤维:碳纤维最基本的一种呈现方式,通过研磨将碳纤维制备成粉状,与短切、长切相近,但存在性能上的差距。极少用于水泥增强加固上,多以塑料、树脂、橡胶等混合使用,用来改善基本的机械性能,提高耐磨性、导电性和耐热性等。
 
2、短切碳纤维:与粉末及长切相近,区别于短砂,是连续碳纤维经过短切加工制备而成,顾名思义,是长度较短的一种。通常与塑料、树脂、水泥等混合,加强多种机械性能。最近几年比较火的碳纤维3D打印使用的也是短切碳纤维。
 
3、长切碳纤维:比粉末和短切碳纤维的性能更强,制成方式与短切相同,区别在于碳纤维的长度。长切碳纤维作为碳纤维复合材料的原料之一,是目前热固性碳纤维复合材料制品的主要原料之一。
 
4、连续长纤维:这个应该算是碳纤维最初的呈现方式,丝束由成千上万跟原丝组成,分为NT(未加捻)、UT(退捻)和TT或ST(加捻)3种。其中NT就是最为常用的碳纤维原丝,ST根据捻度方向分为S捻砂和Z捻砂。是连续碳纤维复合材料的基本原材料之一,热塑性碳纤维复合材料多以此为加强体,应用于航空航天、工业设备等。
 
5、短纤维纱线:简称短纤纱,一般是利用短切碳纤维支撑纱线,沥青基碳纤维就经常使用它作为原料,另外还用在隔热材料、减摩减料等上面。
 
6、碳纤维织物:由连续碳纤维或碳纤维短砂编织而成,按照编织方式的不同,可以分为机织物、针织物和无纺布,机织物是目前最为常用的,毕竟机器制成,可批量生产。与连续碳纤维用途类似,在航空航天、工业设备上较为常见。
 
7、碳纤维编织带:是碳纤维织物的一种,跟碳纤维织物类似,主要用于树脂基体增强,是碳纤维管的生产原料之一。
 
8、碳纤维纸:是碳纤维原丝经过干法或湿法造纸工艺制备而成,在部分领域有所应用,如防电静板、电极、扬声器等,近年来做新能源汽车电池正负极使用。
 
9、碳纤维毡:通过机械梳理等方法,将碳纤维短纤分层,然后用针刺法制备而成,呈现形式为毡、垫子或无纺布,是编织物的一种,单独拿出来说,主要是因为它的用途比较多,用来做隔热保温材料、耐热保护层和耐腐蚀层基材的情况比较多。
 
10、碳纤维预浸料:这个形式算是碳纤维制品厂家最为熟悉的一种了,通过碳纤维浸渍热固性或热塑性树脂而制成的半硬化的中间材料。无论从性能,还是应用来说,无疑是最最广的一种。目前国产的M55J级的碳纤维预浸料,已经基本达到国际先进水平,与日本东丽出品的高模量碳纤维预浸料相媲美,即便是在航空航天和军用领域里,也是非常高端的一种复合材料。
 
碳纤维作为高性能的材料,搭配不同的生产工艺可以支撑不同的形式,所表现的性能差距也不一而足。为了提高碳纤维的综合性能,加入各种树脂进行融合,目的都是为了提高性能上限。目前大热的热塑性碳纤维复合材料就是一种尝试,相信以后还会有各种不同方向的尝试。